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正交试验设计的案例分析

案例:水稻播种机穴盘育秧播种装置

正交试验设计的案例分析

1.水稻播种机穴盘育秧播种装置的试验设计随着栽培技术的不断更新,高效、节本、高产的抛秧栽培法获得了迅速发展和推广。为了改善原有播种装置中窝眼辊轮结构,我们研制成功了穴盘育秧播种装置,它不仅解决了手工操作进行育秧培育的劳动强度大,工作效率低等问题,而且能大幅度地提高播种量的稳定性和播种的均匀性,使水稻播种机械更趋实用与完善。

(1)试验目的考虑影响播种性能的主要因素对水稻播种机穴盘育秧播种装置播种性能的影响程度,以达到优化设计参数。

(2)试验条件种子品种:杂交稻(协优46号)

种子状况:经过脱芒、浸种、催芽露白、去杂质

秧盘规格:600mm×340mm,561穴

种子千粒重:26.9g

试验盘数:100盘

秧盘运行速度与排种胶带线速度严格一致。

(3)试验因素

选用三个可变因素:

生产率(盘/小时)、播种量(粒/穴)、投种高度(mm)。

A.可变因素

B.可变的水平数每个因素分别取三个水平数

C.实验因素与水平

为了研究生产率、播种量及投种高度对播种性能的影响,特安排了三因素三水平的正交试验,试验因素与水平见下表所示。

2.正交试验方案与试验结果分析(1)正交试验方案与试验结果选用L9(34)正交表进行试验设计,试验方案与试验结果见下表所示。其数据采集方法为:在每种工况(每个试验号)条件下进行随机抽样3盘测定,测定播种合格率时,每盘随机连片抽样100穴。最后,把3次测定的各项数据的平均值记入试验结果。

(2)试验结果分析如下表所示

注:

(1)T为因素试验结果之和,如T1 = 93.0 + 91.0 + 89.0 = 273.0。

(2)t为因素试验结果之和的均值,如。

(3)R为t值中的大数-小数。

(4)播种合格率:每盘随机测定的100穴,其中种子粒数合格的穴数所占的百分比(种子粒数合格范围为:杂交稻(1-3粒/穴,常规稻3-6粒/穴)。

(5)播种变异系数V

x——每盘播种量;

——平均盘播种量(g);n——试验盘数,s——标准差。

(6)空穴率:每盘随机测定的100穴,其中空穴数所占的百分比。

由上面两表得出影响3项指标的主次因素和较优水平为:播种合格率C1A1B3;播种变异系数C1B3A1;空穴率C1B3A2。

考虑到水稻播种的实际需要,经综合分析,选取各试验因素的较优水平组合为:A1B3C1、A2B3C1、A1B3C1。因为在上述正交试验中未出现过A1B3C1以及A2B3C1,为此专门安排了单因素(生产量)三水平试验,试验结果见下表所示。

从上表可知,最佳组合为A2B3C1,播种合格率96.0%,播种变异系数1.9%,空穴率0.5%。

3.试验结论(1)400盘/小时是该播种装置杂交稻播种的临界生产率,高出此值,则各项性能指标受重大影响。

(2)播种量越大,各项性能指标越好。

(3)投种高度对播种质量的影响十分显著,投种高度越低,播种质量越好。

水稻育插秧机械化是水稻生产全程机械化的关键环节,是稳定和发展四川粮食综合生产能力的重要举措,是建设现代农业的物质基础重要方面,更是促进农民增收的有效途径。近年来,依托“十五”、“十一五”科技支撑计划重大项目――粮食丰产科技工程,我省水稻机插秧的单产和面积均有较大的突破。以郫县为例,2007年机插水稻面积和平均单产分别为1 800余亩和736.9kg/亩,2008年则达到了4 170余亩和749.6kg/亩。但由于水稻机插秧受农艺和农机双重影响,水稻秧苗要兼顾农艺要求(秧龄弹性大、秧苗矮健、分蘖多等)和农机作业需要(栽插质量高,秧苗植伤小等),因此,育秧仍是限制机插水稻大面积推广的关键环节。2008年至今,作者深入调研了郫县机插水稻的育秧典型问题,并做了初步探究分析,以期促进我省水稻机插秧技术进一步推广。

 

 一、最佳播种期的确定

 

 对早茬田的机插中小苗水稻而言,育秧播种期较容易确定,成都平原多在3月下旬播种,移栽秧龄在35天左右。对大面积的迟茬田而言,前作小麦一般在5月15~20日期间收获。根据水稻常规手栽和抛栽研究与生产实践,为保证水稻安全抽穗与灌浆,避开中后期阴雨和弱光等逆境,最佳播种期是在3月22~26日,即秧龄在50天左右,这又严重不符合农机作业的要求,因此,迟茬田的机插水稻何时播种则难以确定。我们的初步研究与示范表明,适当推迟播种期,在4月上旬播种,并配以追肥、化控等其它农艺措施,可延长机插秧苗的秧龄弹性,适宜迟茬田水稻机插。

 

 二、落谷密度及种子分布均匀度

 

 1.适宜落谷密度的确定生产上发现,机插水稻育秧的落谷密度各地差异较大。以干谷计量,较低的为60g/盘 (秧盘规格28cm×58cm),较高的则达100 g/盘。实际上,确定适宜落谷密度最基本的原则是均匀、盘根,即参照大田栽插的每穴苗数,在确保播种均匀与秧苗根系能够盘结的前提下,根据品种、气候等因素可适当降低落谷密度,以提高秧苗素质,增加秧龄弹性。计算公式为:每盘播种量(干种)g=[每盘实际成苗数/(发芽率×成苗率×1 000)]×千粒重。以发芽率92.6%、千粒重为29g的Ⅱ优498为例,其高密度育秧条件下的成苗率大致为86%。插秧机一般要求杂交稻最终成苗1~1.5株/cm2,若按1.25株计,则每盘1 624cm2,成苗2 030株,折合干谷73.92g/盘。对大面积的迟茬田,为增加秧苗秧龄弹性,落谷密度可为65 g/盘左右。

 2.种子分布均匀度的控制在确定了适宜的落谷密度后,则需掌握好种子分布均匀度。目前,我省机插育秧多数为人工播种,普遍存在种子分布不均匀问题。因此,即便在适宜落谷密度条件下,插秧机作业仍会出现较高的漏插。生产上有的采用增加落谷密度来解决,但这是不可取的,因为过分增加落谷密度,不仅会严重降低秧苗素质,还会增加生产成本。我们示范发现,采用分次匀播的方法可使种子分布较为均匀。一般将10~20盘作为一组,分组称重后播种。当然,从长远角度看,仍需要农机、农艺部门的协同攻关,研制并推广专用、高效的播种机械。

 

 三、秧床肥料施用及化学调控

 

 1.秧床肥料的合理运筹不论是机插中小苗还是长龄秧苗,都存在肥料运筹的问题。生产上,一般是在大田中施入底肥,播种时在营养土中加入壮秧剂,最后视秧苗长势进行苗期追肥。具体的肥料用量则差异较大。实践表明,这种技术措施对机插中小苗较为适用,而不适用于机插长龄秧苗,表现为秧苗素质偏弱或旺长。我们的研究表明,对机插长龄秧苗,可适当减少基肥用量,而放在1.5叶期追肥,这样可防止第2叶叶身过分伸长。此外,在氮肥一定的条件下,增加氮肥施用次数(1.5叶、3.5叶和5.5叶)可取得更好的效果,而具体的用量尚需进一步探索。

 2.化控措施的科学使用目前生产上一般在营养土中拌入壮秧剂作为化控措施调节机插秧苗生产长。实践表明,这种技术不能较好控制机插长龄秧苗的株高,且存在一定的安全隐患。我们初步探索发现,在种子含水量不高于15%的情况下,采用旱育保姆包衣种子 (质量比为1∶5)可较好地控制机插长龄秧苗的株高,获得较好的秧苗素质。此外,采用多效唑喷施秧苗时,应依据多效唑抑制生长作用的起始和结束叶龄时间确定喷施时期。N叶用药,N+1叶至N+5叶龄期为药效作用期,在N+2~N+3叶龄期最显著。就机插长龄秧苗而言,2.5叶龄喷施,3.5叶至7.5叶龄期为药效作用期,在4.5~5.5叶龄期最显著。多效唑施用浓度设计则应把握施用量与叶龄和苗体大小密切相关,叶龄小的用量宜少,反之则多的原则。

 

 四、秧苗病虫草害防治

 

 与常规旱育秧相比,机插秧苗的生长环境有了很大的改变。一是落谷密度大,群体生长自我调节功能较弱,个体生长竞争激烈;二是营养土有限,但秧龄弹性需求大,难以进行水肥管理;三是在秧龄偏长情况下,秧苗素质急剧下降,容易产生病虫草害。我们在大面积生产示范中发现,采用以下措施可获得较好的病虫草害防治效果:一是播种前严格用“使百克”和“三环唑”浸种预防恶苗病和稻瘟病;二是秧床及营养土严格用敌克松、辛硫磷进行杀菌、杀虫,用适量旱秧灵除草剂预防杂草;三是立针期用70%福美双?甲霜灵可湿性粉剂(宝福斯)或25%甲霜灵?霜霉威可湿性粉剂(宝克)喷施预防立枯病;四是抓好稻蓟马、根际蚜等防治。

  (通联:①成都市郫县农村发展局 611730②四川农业大学)

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